紅外熱像儀技術(shù)分享

1、紅外熱像儀技術(shù)分享日期：2015.1.30 機(jī)械部-鄭巖紅外輻射的發(fā)現(xiàn) 1672年，牛頓使用分光棱鏡把太陽(yáng)光（白光）分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各色單色光，證實(shí)了太陽(yáng)光（白光）是由各種顏色的光復(fù)合而成。1800年，英國(guó)物理學(xué)家F. W. 赫胥爾從熱的觀點(diǎn)來(lái)研究各種色光時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)放在光帶紅光外的一支溫度計(jì)，比其他色光溫度的指示數(shù)值高。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，這個(gè)所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽(yáng)發(fā)出的輻射中除可見(jiàn)光線外，還有一種人眼看不見(jiàn)的“熱線”，這種看不見(jiàn)的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。這種紅外線，又稱紅外輻射，是指波長(zhǎng)為0.781000m的電磁波。其中

2、波長(zhǎng)為0.78 1.5m 的部分稱為近紅外，波長(zhǎng)為1.5 10m的部分稱為中紅外，波長(zhǎng)為101000m的部分稱為遠(yuǎn)紅外線。而波長(zhǎng)為2.0 1000m的部分，也稱為熱紅外線。 紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間的區(qū)域。這種紅外線輻射是，基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量。分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大;反之，輻射的能量愈小。紅外技術(shù)原理 紅外線或熱成像技術(shù)是一種通過(guò)使用紅外成像測(cè)量?jī)x“查看”或“測(cè)量”物體輻射熱能的技術(shù)。熱能或紅外線能量因其波長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法被人眼感知，屬于

3、不可見(jiàn)光。作為電磁頻譜的一部分，我們可探測(cè)其熱度。在紅外世界中，它又區(qū)別于可見(jiàn)光，即只要物體的溫度在絕對(duì)零度以上就會(huì)向外輻射熱量。即使溫度極低的物體，如冰塊，也會(huì)向外輻射紅外線。紅外熱像儀工作原理1 系統(tǒng)的工作原理是，由光學(xué)系統(tǒng)接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射經(jīng)光譜濾波將紅外輻射能量分布圖形反映到焦平面上的紅外探測(cè)器陣列的各光敏元上，探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由探測(cè)器偏置與前置放大的輸入電路輸出所需的放大信號(hào)，并注入到讀出電路，以便進(jìn)行多路傳輸。高密度、多功能的CMOS多路傳輸器的讀出電路能夠執(zhí)行稠密的線陣和面陣紅外焦平面陣列的信號(hào)積分、傳輸、處理和掃描輸出，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以送入微機(jī)作視頻圖像

4、處理。由于被測(cè)目標(biāo)物體各部分的紅外輻射的熱像分布信號(hào)非常弱，缺少可見(jiàn)光圖像那種層次和立體感，因而需進(jìn)行一些圖像亮度與對(duì)比度的控制、實(shí)際校正與偽彩色描繪等處理。經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)送入到視頻信號(hào)形成部分進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并形成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，最后通過(guò)電視屏或監(jiān)視器顯示被測(cè)目標(biāo)的紅外熱像圖。紅外熱像儀工作原理2 紅外熱成像技術(shù)是將紅外圖像轉(zhuǎn)換成輻射圖像，從而能夠從圖像中讀出溫度值。為此，紅外熱像儀中采用了復(fù)雜的算法。 總之，紅外熱像儀是通過(guò)非接觸探測(cè)紅外能量（熱量），并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，或測(cè)量，使您

5、不僅能夠觀察熱圖像，還能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。熱像儀簡(jiǎn)單工作示意圖校準(zhǔn)說(shuō)明為什么需要紅外熱像儀 也有其它技術(shù)協(xié)助您以非接觸模式測(cè)量溫度。例如，紅外測(cè)溫儀。 紅外測(cè)溫儀對(duì)單點(diǎn)溫度測(cè)量非常有用，但若是掃描大的區(qū)域或部件，則非常容易漏掉存在故障且需要修理的關(guān)鍵部件。 紅外熱像儀可一次掃描整個(gè)電機(jī)、部件或面板，能夠在漆黑夜幕下無(wú)需光源產(chǎn)生清晰的圖像，即時(shí)顯示診斷結(jié)果，全面呈現(xiàn)一切問(wèn)題，從不漏掉任何過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。紅外熱像儀有哪些優(yōu)點(diǎn) 紅外熱成像技術(shù)是一種被動(dòng)式的非接觸的檢測(cè)與識(shí)別，隱蔽性好 紅外熱成像技術(shù)不受電磁干擾，能遠(yuǎn)距離精確跟蹤熱目標(biāo)，精確制導(dǎo) 紅外熱成像技術(shù)能真正做到24h全天候

6、監(jiān)控 紅外熱成像技術(shù)的探測(cè)能力強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn) 紅外熱成像技術(shù)可采用多種顯示方式，把人類的感官由五種增加到六種 紅外熱成像技術(shù)能直觀地顯示物體表面的溫度場(chǎng)，不受強(qiáng)光影響，應(yīng)用廣泛隱蔽性好 由于紅外熱成像技術(shù)是一種對(duì)目標(biāo)的被動(dòng)式的非接觸的檢測(cè)與識(shí)別，因而隱蔽性好，不容易被發(fā)現(xiàn)，從而使紅外熱成像儀的操作者更安全、更有效。精確制導(dǎo) 由于紅外熱成像技術(shù)利用的是熱紅外線，因而不受電磁干擾。采用先進(jìn)熱成像技術(shù)的紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)，能遠(yuǎn)距離精確跟蹤熱目標(biāo)，并可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)，使武器發(fā)揮最佳效能。紅外熱成像技術(shù)可精確制導(dǎo)，使制導(dǎo)武器具有較高的智能性和發(fā)射后不用管的能力，并可尋找最重要的目標(biāo)予以摧毀，從而大幅度

7、提高了彈藥的命中精度，使其作戰(zhàn)威力成幾十倍地提高。全天候監(jiān)控 紅外輻射是自然界中存在最為廣泛的輻射，而大氣、煙云等可吸收可見(jiàn)光和近紅外線，但是對(duì)35m和814m的紅外是透明的，這兩個(gè)波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。因此，利用這兩個(gè)窗口，可以在完全無(wú)光的夜晚，或是在雨、雪等煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀察到所需監(jiān)控的目標(biāo)。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，紅外熱成像技術(shù)能真正做到24h全天候監(jiān)控。探測(cè)能力強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn) 利用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行探測(cè)的能力強(qiáng)， 可在敵方防衛(wèi)武器射程之外實(shí)施觀察，其作用距離遠(yuǎn)。目前手持式及裝于輕武器上的熱成像儀可讓使用者看清800m以上的人體 且瞄準(zhǔn)射擊的作用距離為23km; 在艦

8、艇上觀察水面可達(dá)10km 在1.5km高的直升機(jī)上可發(fā)現(xiàn)地面單兵的活動(dòng) 在20km高的偵察機(jī)上可發(fā)現(xiàn)地面的人群和行駛的車輛，并可分析海水溫度的變化而探測(cè)到水下潛艇等。把人類的感官由五種增加到六種 只有當(dāng)物體的溫度高達(dá)1000 以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見(jiàn)光被人眼看見(jiàn)。而所有溫度在絕對(duì)零度（-273 ）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。如一個(gè)正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100 W。這些都是人眼看不見(jiàn)的，但物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用紅外熱成像技術(shù)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，并可采用多種顯示方式顯示出來(lái)。如對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行假彩色處理，

9、便可由不同顏色顯示不同溫度的熱圖像;若反視頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，即可用數(shù)字顯示物體各點(diǎn)的溫度值等，從而看清人眼原來(lái)看不見(jiàn)的東西。所以可以說(shuō)，紅外熱成像技術(shù)把人類的感官由五種增加到六種。不受強(qiáng)光影響，應(yīng)用廣泛 紅外測(cè)溫儀只能顯示物體表面某一小區(qū)域或某一點(diǎn)的溫度值，而紅外熱成像儀則可以同時(shí)測(cè)量物體表面各點(diǎn)溫度的高低，直觀地顯示物體表面的溫度場(chǎng)，并以圖像形式顯示出來(lái)。由于紅外熱成像儀是探測(cè)目標(biāo)物體的紅外熱輻射能量的大小，從而不像微光像增強(qiáng)儀那樣處于強(qiáng)光環(huán)境中時(shí)會(huì)出現(xiàn)光暈或關(guān)閉，因此不受強(qiáng)光影響。紅外熱成像技術(shù)除主要應(yīng)用軍事方面外，還可廣泛應(yīng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、消防、考古、交通、地質(zhì)、公安偵察等民用領(lǐng)

10、域。并且，還可將這種技術(shù)大量地應(yīng)用到安防監(jiān)控領(lǐng)域中，以方便實(shí)現(xiàn)智能安防監(jiān)控。紅外熱成像技術(shù)有哪些缺點(diǎn) 圖像對(duì)比度低，分辨細(xì)節(jié)能力較差由于紅外熱成像儀靠溫差成像，而一般目標(biāo)溫差都不大，因此紅外熱圖像對(duì)比度低，使分辨細(xì)節(jié)能力變差。 不能透過(guò)透明的障礙物看清目標(biāo)，如窗戶玻璃由于紅外熱成像儀靠溫差成像，而一般目標(biāo)溫差都不大，因此紅外熱圖像對(duì)比度低，使分辨細(xì)節(jié)能力變差。 成本高、價(jià)格貴目前紅外熱成像儀的成本仍是限制它廣泛使用的最大因素，但肖特基勢(shì)壘非致冷紅外焦平面陣列的出現(xiàn)，提供了一種以低成本獲得高分辨力、高可靠性器件的有效手段。隨著科技的發(fā)展，關(guān)鍵技術(shù)的突破，并提高加工效率，今后的成本會(huì)大為降低的紅外

11、熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋01紅外探測(cè)器尺寸： 紅外探測(cè)器是紅外熱像儀的心臟，它可以將紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。探測(cè)器尺寸指的是探測(cè)器上單個(gè)探測(cè)元的大小，一般規(guī)格有25um、35um等，探測(cè)元越小，成像的質(zhì)量越好。紅外探測(cè)器的分辨率： 分辨率是衡量熱像儀探測(cè)器優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，表示了探測(cè)器焦平面上有多少個(gè)單位探測(cè)元。目前市場(chǎng)主流分辨率為160*120、384*288等，此外還有320*240、640*480等。分辨率越高，成效效果也就越清晰。 紅外熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋02 視場(chǎng)角（FOV）： 視場(chǎng)角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線長(zhǎng)度時(shí)所張的角度，通俗的說(shuō)，鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)

12、視野的高度和寬度的張角成為視場(chǎng)角紅外熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋03紅外熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋04紅外熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋05紅外熱像儀技術(shù)參數(shù)解釋06紅外熱像儀應(yīng)用01 工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域 在工業(yè)環(huán)境中，熱成像可用于尋找導(dǎo)致電氣和機(jī)械裝置故障的熱區(qū)所在。定期使用熱像儀掃描電氣柜和電機(jī)控制中心。及早檢測(cè)異常狀況，可避免生產(chǎn)中斷并節(jié)省開(kāi)支。 建筑領(lǐng)域建筑領(lǐng)域 專業(yè)建筑人員可利用熱像儀查找隔熱損失及其它相關(guān)的建筑缺陷。尋找并維修隔熱損失意味著能夠?qū)崿F(xiàn)大幅節(jié)源。紅外熱像儀應(yīng)用02 邊防領(lǐng)域邊防領(lǐng)域 邊境安全專家的職責(zé)是制止發(fā)生在其國(guó)家邊境的走私活動(dòng)以及防止其他入侵者侵犯。借助熱像儀，他們能夠在一片漆黑的環(huán)境下洞悉 商

13、業(yè)安防領(lǐng)域商業(yè)安防領(lǐng)域 熱像儀將為我們的安防客戶帶來(lái)無(wú)窮收益，有效保護(hù)其設(shè)施安全，例如：港口、機(jī)場(chǎng)、核設(shè)施、倉(cāng)庫(kù)和工業(yè)設(shè)施等，不受入侵者侵犯。遠(yuǎn)在20公里之外的人員活動(dòng)。紅外熱像儀應(yīng)用03 研發(fā)領(lǐng)域研發(fā)領(lǐng)域 熱成像還在應(yīng)用和基礎(chǔ)研發(fā)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它可加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，以將其更快投入市場(chǎng)。 海事領(lǐng)域海事領(lǐng)域 在游艇和商船上，F(xiàn)LIR熱像儀正應(yīng)用于夜間航行、船舶安全、落海救護(hù)和打擊海盜。紅外熱像儀應(yīng)用04 交通領(lǐng)域交通領(lǐng)域 在車輛上安裝熱像儀，可增強(qiáng)駕駛員視野。它們能夠幫助駕駛員看到前燈照射區(qū)域4倍的距離。它們還可以安裝在特種車輛上，例如：消防車、采礦車和軍用車輛。 執(zhí)法領(lǐng)域執(zhí)法領(lǐng)域 警察可利用熱像儀所具有的強(qiáng)大功能，看清潛藏于暗夜之中的人員。他們能夠在黑夜的掩護(hù)